UV tekniği kullanılarak agarose biojellerin faz geçişlerinin incelenmesi

UV TEKNİĞİ KULLANILARAK AGAROSE BİOJELLERİN FAZ GEÇİŞLERİNİN İNCELENMESİ

ÖMER BAHADIR MERGEN YÜKSEK LİSANS TEZİ FİZİK ANABİLİM DALI Danışman: Doç.Dr. ERTAN ARDA

T.C.

TRAKYA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ

UV TEKNİĞİ KULLANILARAK AGAROSE BİOJELLERİN FAZ GEÇİŞLERİNİN İNCELENMESİ

Ömer Bahadır MERGEN

YÜKSEK LİSANS TEZİ FİZİK ANABİLİM DALI

Danışman : Doç.Dr. Ertan ARDA

i Yüksek Lisans Tezi

UV Tekniği Kullanılarak Agarose Biojellerin Faz Geçişlerinin İncelenmesi

Trakya Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fizik Anabilim Dalı

ÖZET

Bu çalışmada, fiziksel bağlı agarose biojellerin jelleşme süreci ve farklı konsantrasyonlarındaki faz geçişleri foton geçirme tekniği kullanılarak incelendi. Yapılan deneylerde üç farklı agarose malzemesi kullanıldı. Type 1-B (Sigma A0576) için sekiz (30, 50, 75, 100, 150, 200, 300 ve 400 mg), Type 2-A (Sigma A9918) için yedi (30, 50, 75, 100, 150, 200 ve 300 mg) ve Low Melting Point (Sigma A9414) içinde yedi (50, 75, 100, 150, 200, 250 ve 300 mg) farklı konsantrasyonda agarose jel örnekleri hazırlandı.

Her üç agarose malzemesi için yapılan deneylerde sol-jel ve jel-sol sıcaklıklarını (Tsg ve Tgs) ve aktivasyon enerjilerini (ΔEsg ve ΔEgs) belirlemek için sıcaklığa bağlı

olarak örnek üzerinden geçen ışık şiddeti Itr kullanılmıştır. Sol-jel ve jel-sol geçiş

aktivasyon enerjileri Arrhenius tipi ifadelerden yararlanılarak hesaplanmıştır.

Yapılan deneylerin tümünde sol-jel ve jel-sol faz geçişleri arasında bir histerisis (gecikme) gözlenmiştir. Deney sonuçları karşılaştırmalı ve grafiksel olarak verilmiştir. Elde edilen sonuçların diğer deneysel tekniklerle yapılan benzer çalışmalarla uyum içinde oldukları gözlemlenmiştir.

Yıl : 2012 Sayfa : 56

Anahtar kelimeler : Agarose jel, histeresis, faz geçişi, kritik geçiş sıcaklığı, aktivasyon enerjisi

ii Postgraduate Thesis

Investigation of Phase Transition of Agarose Biogels by Using UV Technique Trakya University Institute of natural Sciences

Department of Physics

ABSTARCT

In this work, gelation processes of agarose biogels and their phase transitions are examined by using photon transmission techique. In experiment three different agarose materials are used. For Type 1-B (Sigma A0576) eight (30, 50, 75, 100, 150, 200, 300 and 400 mg), for Type 2-A (Sigma A9918) seven (30, 50, 75, 100, 150, 200 and 300 mg) and Low Melting Point (Sigma A9414) seven (50, 75, 100, 150, 200, 250 and 300 mg) different concentration agarose gel samples are prepared.

Temperature dependent transmitted light intensity, Itr is used to determine the

sol-gel and gel-sol temperature (Tsg and Tgs) and transition activation energies (ΔEsg and

ΔEgs) for all samples. Gel-sol and sol-gel activation energies are calculated by using

Arrhenius type equlation.

In all experimental results, a hysteresis is observed between sol-gel and gel-sol transitions. Experiments results are given comparatively and graphically. It is observed that the our results are accordant with the other similar experimental techniques in similar studies.

Year : 2012 Page : 56

Key Words : Agarose gel, hysteresis, phase transmission, activation energies, critical transition temperature

iii ÖNSÖZ

Faz geçişleri ve yüksek miktarda çözücü absorplayabilme özelliği nedeniyle polimerik jeller başta tıp, ilaç, gıda, kimya ve tarım olmak üzere birçok alanda yaygın olarak kullanılmaktadır. Bilim ve teknolojinin gelişimiyle, polimerik jellerin yeni özelliklere sahip farklı çeşitleri üretilmektedir.

Polimerik jellerin pek çok uygulamada tercih edilmesi polimer bilimini oldukça önemli bir konuma getirmektedir. Bu çalışmada fiziksel bağlı 3 farklı agarose biopolimerinin farklı konsantrasyonlardaki jel oluşumları ve faz geçişleri incelenmiştir.

Yüksek lisans sürecindeki çalışmalarda bana yol gösteren, destek olan Yüksek Lisans Tez Yöneticisi Hocam Doç. Dr. Ertan Arda’ya teşekkürlerimi sunarım.

Deneysel çalışmalarda bilgisini ve desteğini eksik etmeyen değerli hocalarım Doç. Dr. Selim Kara ve Uzman Fahrettin Dolaştır’a, çalışma arkadaşım Cenk Çevikdizici’ye, bana her konuda destek veren aileme ve arkadaşlarıma çok teşekkür ederim.

Trakya Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü’ne Yüksek Lisans Tezi olarak sunulan bu çalışma, T.Ü. Bilimsel Araştırma Projeleri Komisyonu tarafından TÜBAP-2011/52 numaralı proje ile desteklenmiştir.

iv İÇİNDEKİLER Özet i Abstarct ii Önsöz iii İçindekiler iv Simgeler Dizini vi

Tablo listesi viii

Şekil listesi ix

BÖLÜM 1. GİRİŞ 1

1.1.Polimerlerin Sınıflandırılması 2

1.1.1. Elde Edilişlerine Göre 2

1.1.2. Kimyasal Bileşimlerine Göre 3

1.1.3. Yapılarına Göre 3

1.1.4. Bağ Yapılarına Göre 4

1.1.5. Sentez Yöntemlerine Göre 5

1.1.6. İşleme Şekilleri veya Çözücülere Karşı

Davranışlarına Göre 6

1.1.7. Fiziksel Durumuna Göre 6

1.2.Polimerlerde Isıl Geçişler 7

1.3.Polimerlerin Molekül Ağırlıkları 9

1.3.1. Sayıca Ortalama Molekül Ağırlığı 10 1.3.2. Ağırlıkça Ortalama Molekül Ağırlığı 10 1.3.3. Viskozite Ortalaması Molekül Ağırlığı 11

BÖLÜM 2. JELLERİN SINIFLANDIRILMASI VE

GENEL ÖZELLİKLERİ 13

2.1. Jellerin Genel Özellikleri 13

2.2. Kimyasal Jeller (Kovalent Bağlı Jeller) 17

v

BÖLÜM 3. AGAROSE JELLERİN YAPISI VE ÖZELLİKLERİ 21

3.1. Agarose Jellerin Yapısı 21

3.2. Agarose’un Kullanım Alanları 23

3.3. Agarose Jellerin Oluşumu 25

BÖLÜM 4. KULLANILAN ALETLER MALZEME VE YÖNTEM 30

4.1. UV-Visible Spektrofotometre 30

4.2.Beer Lambert Yasası 33

4.3. Kullanılan Malzemeler 35

4.4. Agarose Jel Örneklerinin Hazırlanışı 35

BÖLÜM 5. DENEYLER SONUÇLARI VE TARTIŞMA 38

5.1. Agarose Biojellerin Faz Geçişleri 38

5.2. Kritik Geçiş Sıcaklıkları 44

5.3 Sol-Jel ve Jel-Sol Geçişi Aktivasyon enerjileri 49

KAYNAKLAR 53

vi

SİMGELER DİZİNİ

SİMGELER

A Moleküllerin birbirine çarpma hızı Ea Aktivasyon enerjisi (J/mol)

k Reaksiyon hız değişmezi

kB Boltzman sabiti

o

I Jel örneği üzerine gelen ışık şiddeti

sc

I Saçılan ışık şiddeti

tr

I Örnekten geçen ışık şiddeti

Mc İki çapraz bağ noktası arasındaki zincirin molekül ağırlığı

𝑀𝑛

���� _{Sayıca ortalama molekül ağırlığı} 𝑀𝑤

����� _{Ağırlıkça ortalama molekül ağırlığı} 𝑀𝑣

���� _{Viskozite ortalaması molekül ağırlığı}

n Bir polimer örneğindeki mol sayısı R Gaz sabiti (8.3145 J/mol K)

T Mutlak sıcaklık (K)

Tg Camsı geçiş sıcaklığı

gs

T Jel-sol geçiş sıcaklığı

Tm Erime sıcaklığı

sg

T Sol-jel geçiş sıcaklığı

gs

E

∆ Jel-sol geçişi aktivasyon enerjisi

sg

E

vii KISALTMALAR

DSC Diferansiyel taramalı kalorimetre

LMP Low melting point (Düşük Erime Noktası) NMR Nükleer magnetik rezonans

Sol Solution (Çözelti)

TP Termoplastikler

viii TABLO LİSTESİ

Tablo 1.1: Bazı polimerlerin Tg ve Tmdeğerleri 8 Tablo 1.2: Bazı moleküllerin molekül ağırlıkları 9

Tablo 3.1: Agarose’un bazı kullanım alanları 23

ix ŞEKİL LİSTESİ

Şekil 1.1: Polimerlerde gözlenen yapısal zincir biçimleri 5

Şekil 1.2: Heterojen bir molekül ağırlık dağılımına sahip polimer 12

Şekil 2.1: Çapraz bağlı hidrojelin yapısı 15

Şekil 2.2: İdeal jelin (A) ve heterojen jelin (B) şematik gösterimi 16

Şekil 2.3: İyonik, hidrojen ve koordinasyon bağlı fiziksel jel örnekleri 18

Şekil 2.4: Domain model 19

Şekil 2.5: Egg-Box (yumurta kutusu) modeli 20

Şekil 3.1: İdealleştirilmiş AB şeklinde tekrar eden agarose zinciri 22

Şekil 3.2: Agarose’un temsili sol-jel ve jel-sol geçiş mekanizması 26

Şekil 3.3: Agarose’un jelleşme mekanizmasının şematik temsili 27

Şekil 3.4: Agarose çözeltisindeki molekül içi hidrojen bağları 28

Şekil 3.5: Agarose çözeltisindeki moleküller arası hidrojen bağları 28

Şekil 3.6: Domain modelin şematik temsili 29

Şekil 4.1: Varian Cary 100 Bio UV-Visible Spektrofotometre 30

Şekil 4.2: UV-Visible spektrofotometrenin optik düzeneği 31

Şekil 4.3: Spektrofotometrenin ölçüm hücresinin üstten görünüşü 32

Şekil 4.4: Varian Cary 100 Bio UV-visible spektrofotometrenin ölçüm bölmesi 33 Şekil 4.5: Küvet içindeki örneğe gelen ve geçen ışık 34

Şekil 4.6: Dijital terazi ve ısıtıcılı manyetik karıştırıcı 36

Şekil 4.7: Agarose jel örneklerinin hazırlanması-1 36

Şekil 4.8: Agarose jel örneklerinin hazırlanması-2 37

Şekil 5.1: Agarose Type 1-B örneklerinin UV-vis spektrofotometrede 400 nm

dalgaboyu için alınan sıcaklığa bağlı ışık şiddeti geçiş eğrileri 39

Şekil 5.2: Agarose Type 2-A örneklerinin UV-vis spektrofotometrede 400 nm

x

Şekil 5.3: Agarose LMP örneklerinin UV-vis spektrofotometrede 400 nm dalgaboyu

için alınan sıcaklığa bağlı ışık şiddeti geçiş eğrileri 41

Şekil 5.4: 100 mg’lık üç farklı örneğin karşılaştırılması 42

Şekil 5.5: Üç malzemeye ait geçirgenlik değişimine bağlı jel şiddetleri 43

Şekil 5.6: Agarose Type 1-B A0576 için (a) ısıtma (b) soğutma süreçlerinde ışık

geçirgenliğinin sıcaklığa göre türevleri 44

Şekil 5.7: Agarose Type 2-A A9918 için (a) ısıtma (b) soğutma süreçlerinde ışık

geçirgenliğinin sıcaklığa göre türevleri 45

Şekil 5.8: Agarose LMP A9414 için (a) ısıtma (b) soğutma süreçlerinde ışık

geçirgenliğinin sıcaklığa göre türevleri 46

Şekil 5.9: 3 örnek için (a) jel-sol (b) sol-jel geçiş sıcaklıklarının konsantrasyon

bağımlılıkları 47

Şekil 5.10: (a) Type 1-B A0576 (b) Type 2-A A9918 (c) LMP A9414 için 100 mg

agarose örneğinin denklem 1’e göre çizilen grafikleri 50

Şekil 5.11: (a) Jel-sol (ısıtma) (b) sol-jel (soğutma) süreçleri için hesaplanan geçiş

1

BÖLÜM 1

GİRİŞ

Monomerler, birbirine kovalent bağlarla bağlanarak büyük moleküller oluşturabilen küçük mol kütleli kimyasal maddelerdir. Polimer ise monomerlerin birbirine bağlanarak oluşturdukları büyük molekülün adıdır. Polimer kelime olarak, tekrarlanan yapısal kümelerin oluşturduğu yüksek molekül ağırlıklı bileşikler şeklinde tanımlanır. Polimer kelimesi, çok anlamına gelen poly- ve tanecik, küçük parça anlamına gelen –meros kelimelerinden türemiştir.

Monomerlerden oluşan uzun polimer molekülü bir zincire, monomer molekülleri ise zinciri oluşturan halkalara benzetilebilir. Bu nedenle, polimer molekülü yerine çoğu kez polimer zinciri kavramı kullanılır. Polimer molekülleri için büyüklüklerinden dolayı makromolekül adlandırılması da sıkça yapılır.

Sentetik olarak elde edilebildiği gibi doğal olarak bulunan polimerlerde vardır. Doğal polimerlere örnek olarak tahta, kösele, yün, pamuk, ipek, kauçuk, protein, karbonhidrat, DNA, hayvansal dokulardan elde edilen jelatin, deniz yosunu ve alglerden elde edilen agar ve carrageenan, sentetik makromoleküllere örnek olarak ise fiber, lastik, kağıt, plastik, boya ve kaplamalar, gösterilebilir.

Günümüzde, polimerler insan yaşamının hemen her aşamasında kullanılmaktadır. Polimerler; hafif, ucuz, mekanik özellikleri çoğu kez yeterli, kolay şekillendirilebilen, değişik amaçlarla kullanıma uygun, dekoratif, kimyasal açıdan inert ve korozyona uğramayan maddelerdir. Önceleri gündelik eşya yapımı ve endüstride temel uygulamalarda kullanılan polimerik ürünler bugün tıp, ilaç, gıda, kimya, tarım, uzay endüstrisinin ve çok sayıda bio teknolojik uygulama alanının vazgeçilmez temel materyallerinden birisi haline gelmiştir.

2

Günümüzde polimer konusunda yapılan çalışmalar, yeni polimer sentezinden ziyade, polimerin mekanik, termal dayanıklılığı ve çözücülere karşı direncinin artırılması, endüstride işlenebilme kolaylığının sağlanması gibi bazı fiziksel ve kimyasal özelliklerinin geliştirilmesi ve yeni kombinasyonlarının oluşturulması yönündedir.

1.1. Polimerlerin Sınıflandırılması

Gündelik hayatımızın her aşamasında yoğun bir şekilde kullandığımız polimerlerin sınıflandırılması çeşitli şekillerde yapılabilir. Bu sınıflandırmaların en önemlileri şunlardır;

1.1.1. Elde Edilişlerine Göre

Polimerler elde edilişlerine göre doğal, sentetik ve yarı sentetik olmak üzere üçe ayrılır.

Doğal polimerler (Bio-polimerler): Üzerimize giydiğimiz eşyalardan çoğu doğal

polimerik maddelerden yapılmıştır. Örneğin ağaçtan elde edilen ve kâğıt hammaddesi olan selüloz, örümceğin ürettiği ağ, deri, deniz yosunu ve alglerden elde edilen agar, carrageenan doğal polimerlerdir. Doğal polimerlerin bazıları farklı yapıda değişik birimlerin bir araya gelmesiyle oluşmuştur. Bio-polimer olarak isimlendirilen ve yaşamla ilgili birçok önemli faaliyetin yürütülmesinde rol alan proteinler, nükleik asitler (DNA, RNA) ve enzimler doğal polimerlere örnek olarak verilebilir.

Sentetik polimerler: Başlıca sentetik polimerik maddeler; plastikler, fiberler,

elastomerler, reçineler, yapıştırıcılardır.

Yarı sentetik polimerler: Doğal polimerlerin modifikasyonu ile elde edilirler. Doğal

selülozdan elde edilen rejenere selüloz ve diğer selüloz türevleri (selüloz asetat gibi) bu guruba örnek olarak verilebilir.

3

1.1.2. Kimyasal Bileşimlerine Göre

Polimerler kimyasal bileşimlerine göre organik ve inorganik polimerler olmak üzere ikiye ayrılır.

Organik polimerler: Yapılarında başta karbon atomu olmak üzere hidrojen, oksijen,

azot ve halojen ( F, Cl, Br, I gibi) atomları içerirler. Bir atomun polimer ana zinciri üzerinde yer alabilmesi için en az iki değerlikli olması gerekir. Bu nedenle, örneğin hidrojen ve halojenler ana zincir üzerinde yer alamazlar. Organik polimerler, diğer organik maddelerin aldıkları isimlere göre sınıflandırılabilirler, alifatik, aromatik gibi.

İnorganik polimerler: Organik polimerler kadar yaygın kullanılmazlar. Polimer ana

zincirinde karbon atomu yerine periyodik cetvelde yer alan 4. ve 6. grup elementleri (Si, B, Ge vb) bulunur.

1.1.3. Yapılarına Göre

A ve B monomerleri göstermek üzere, polimerleri yapılarına göre aşağıdaki gibi sınıflandırmak mümkündür:

• Homopolimerler : Tek tip monomerden oluşur.

-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-

• Kopolimerler: İki tip monomerden oluşur.

a) Ardışık kopolimer:

-A-B-A-B-A-B-A-B-A-B-A-B-

A ve B monomer birimleri polimer zinciri boyunca bir A, bir B olacak şekilde sıralanmışlardır.

b) Blok kopolimer:

-A-A-A-A-B-B-B-B-A-A-A-A-

Kimyasal yapısı farklı iki homopolimer zincirinin uçlarından birbirine bağlanması ile olusur.

4

c) Rasgele kopolimer :

-A-B-B-A-A-A-B-A-B-B-B-A-

A ve B monomer birimlerinin zincir boyunca sıralanmalarında belirli bir düzen yoktur.

d) Aşılı polimer: Kimyasal yapıları farklı iki polimer zinciri, zincir sonları dışında bir yerden bağlanmıştır.

1.1.4. Bağ Yapılarına Göre

Polimerler, ister homopolimer, isterse kopolimer olsun bağ yapılarına göre 3 grupta toplanır.

• Doğrusal polimerler: Ana zincirleri üzerindeki atomlarda yalnız yan

grupların bulunduğu polimerlerdir. Bu polimerlerin ana zincirleri kovalent bağlarla başka zincirlere bağlı değildir. Doğrusal polimerler uygun çözücülerde çözünürler, defalarca eritilip yeniden şekillendirilebilirler.

-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-

• Dallanmış polimerler: Polimer ana zincirlerine kendi kimyasal

yapılarına özdeş dal görüntüsünde başka zincirlerin kovalent bağlarla bağlanması ile oluşmuş polimerlerdir. Yan dalların boyları birbirinden farklı olabileceği gibi, üzerlerinde başka dallarda bulunabilir. Doğrusal polimerler gibi uygun çözücülerde çözünürler.

5

• Çapraz bağlı polimerler: Farklı polimer zincirlerinin değişik

uzunluktaki zincir parçaları ile birbirlerine kovalent bağlarla bağlanması ile oluşan polimerlerdir. Bu tip polimerlerde çapraz bağ sayısının fazla olması ağ yapılı polimer yapısına yol açar. Çapraz bağlı polimerler çözünmezler, ancak uygun çözücülerde şişebilirler. Çapraz bağ yoğunluğu arttıkça polimerin çözücüdeki şişme derecesi azalır.

Polimerlerin doğrusal, dallanmış ve çapraz bağlı yapıları Şekil 1.1’de gösterilmiştir.

Şekil 1.1: Polimerlerde gözlenen yapısal zincir biçimleri 1.1.5. Sentez Yöntemlerine Göre

Kondenzasyon polimerleri: İki tane monomerin reaksiyona girerek su açığa çıkması

ile oluşan polimer.

Zincir (katılma) polimerleri: Sentez reaksiyonu bir çift bağın açılması ve

6

1.1.6. İşleme Şekilleri veya Çözücülere Karşı Davranışlarına Göre

Yapılarındaki kimyasal bağa bağlı olarak plastikler, termoplastik ve termoset olmak üzere ikiye ayrılır.

Termoplastikler (Isıl plastikler–TP): Bu plastikler özelliklerinde önemli değişiklikler

olmadan defalarca ısıtılarak yeniden şekillendirilebilirler. Bunların çoğu birbirine kovalent bağlı çok uzun karbon atomları zincirlerine sahiptir. Bazen azot, oksijen ya da kükürt atomları da ana molekül zincirlerine kovalent bağ ile bağlanırlar. Isı ve basınç altında yumuşayarak akarlar ve böylece çeşitli formlarda şekillenebilirler. Doğrusal yapıdadırlar. Ayrıca uygun çözücülerde çözünebilir ve “çözücü döküm” adı verilen yöntemlerle çeşitli şekillere dönüştürülebilirler. Örnek olarak PE, Nylon, PVC verilebilir.

Termoset plastikler (Isıl sertleşen plastikler-TS): Bu plastikler kalıcı bir biçimde

şekillendirilip kimyasal bir tepkimeyle olgunlaştıktan veya sertleştikten sonra ısıtılarak yeniden yumuşatılamaz veya diğer başka bir şekle sokulamazlar. Ancak çok yüksek sıcaklıklara ısıtılınca bozunurlar. Dolayısıyla termoset plastikler yeniden üretim çevrimine girmezler yani diğer bir deyişle geri dönüşümleri yoktur. Isıl sert denmesinin nedeni, plastiğin kalıcı olarak şekillendirilebilmesi için ısıya ihtiyaç olması ve sertleştikten sonra ısı ile sertliğini kaybetmemesidir.

1.1.7. Fiziksel Durumlarına Göre

Molekül zincirlerinin birbirlerine göre dizilme şekilleri plastiklerin fiziksel yapısını meydana getirir. Bu bakımdan amorf ve kristalin olmak üzere iki esas yapı vardır.

Amorf polimerler: Molekül zincirleri birbirlerine göre gelişigüzel şekilde birbiri içine

girmiş yün yumakları şeklindedir. Moleküller kendi aralarında rastgele bağlanmış olup, kristalleşme ya da çapraz bağlar yoktur. Bu tip polimerler cama benzer ve saydamdırlar (örn. Methylmethacrylate). Amorf yapıya sahip plastiklerin çoğunda çekme-zorlamaları etkisi altında, molekül zincirleri çekme yönünde bir yönlenme göstermektedir. Bu nedenle çekme mukavemetleri yüksektir.

7

Kristalin polimerler: Polimer zincirlerinin tamamı belli bir düzene girmiş veya

kristalleşmiştir. Diğer bir deyişle, molekül zincirleri birbirlerine göre üç boyutlu bir düzeni andıran düzenli bir yapıdadır. Kristalin yapı, genellikle polimer eriyiğin veya çözeltisinin soğutulmasıyla elde edilir. Kristalin yapının oluşması, molekül zincirlerinin şekline (lineer, dallanmış ve çapraz bağlı) ve moleküller arasındaki kuvvetlere bağlıdır. Soğutma yoluyla eriyik durumundan katı duruma geçildiğinde lineer zincirler birbirlerine daha çok yaklaşabilirler ve dolayısıyla kristalin bir düzen oluşturabilirler. Bu nedenle lineer molekül zincirlerine sahip plastikler oldukça büyük kristalleşme kabiliyeti gösterirler. Dallanmış zincirler birbirine çok yaklaşamadığından kolay bir şekilde kristalleşme gösteremezler. Bunlar genelde amorf yapı oluştururlar. Aynı şekilde çapraz bağlı molekül zincirleri amorf yapı meydana getirirler. Bazı plastiklerde ise çekme etkisi altında kristalin yapı oluşabilir.

1.2. Polimerlerde Isıl Geçişler

Polimer bir malzemenin sıcaklığı arttıkça yoğunluğu azalır, hacmi büyür, molekül segmentleri birbirinden uzaklaşmaya başlar. Belli bir sıcaklığa ulaşıldığında molekül segmentleri hareket etmeye başlar. Yani sistem alınan ısı enerjisini küçük titreşimlerle kinetik enerji olarak yok eder ve elastik bir hal alır. İşte bu sıcaklığa camsı geçiş sıcaklığı (Tg) denir.

Camsı geçiş sıcaklığı bir polimer malzemenin karakteristik özelliğidir. Bu nedenle polimerleri daha çok Tg’ leri ile tanımlarız. Tg, camsı halden kauçuk hale geçiş sıcaklığı

olduğuna göre bu sıcaklığın üzerindeki sıcaklıklarda iç hareketlilik artar, malzeme yumuşar, bunun sonucu olarak da çok önemli olan fiziksel ve mekanik özellikler değişir. Tüm bu sayılan nedenlerle Tg, polimer malzemeler için çalışma sıcaklığını ve

şartlarını kısıtlayan en önemli faktördür.

Camsı geçiş sıcaklığı üzerinde malzemelerin moleküllerini canlı moleküller olarak ta nitelendirebiliriz. Bu sıcaklığın üzerindeki malzemeyi kırmadan bükmek ve malzeme üzerine tork uygulamak mümkündür.

Camsı geçiş sıcaklığına ulaşıldığında, sistemin sıcaklığı daha da arttırılırsa malzeme iyice yumuşar ve viskoz sıvı gibi akmaya başlar. Malzemenin viskoz sıvı gibi davranması için gerekli sıcaklığa da erime sıcaklığı (Tm) denir.

8

Bir polimer örneğinin her iki termal geçişi (Tm ve Tg) ya da bunlardan sadece

birini, göstermesi bu polimerin morfolojisine bağlıdır. Tümü ile amorf polimerler sadece Tg, tümü ile kristal polimerler ise sadece Tm geçişi gösterir. Yapı birimleri basit

ve düzgün polimerlerde, Tm değerleri düşük ise, Tg değerlerinin de genellikle düşük

olduğu; Tm yükseldikçe Tg’ nin de yükseldiği görülür.

Camsı geçiş sıcaklığının altındaki sıcaklıklarda polimer sert yani camsı yapıdadır, üzerindeki sıcaklıklarda ise polimer yumuşaktır. Tg(camsı geçiş sıcaklığı) ve Tm (erime

sıcaklığı) polimerlere özgüdür, polimerlerin çoğu için belirli ve farklıdır. Bazı polimerlerin camsı geçiş ve erime sıcaklıkları tablo 1.1’ de verilmiştir.

9

1.3. Polimerlerin Molekül Ağırlıkları

Polimerlerin fiziksel özellikleri molekül ağırlığı ile ilişkilidir. Bu nedenle polimerlerden beklenen fiziksel özellikleri gösterebilmeleri için belirli bir molekül ağırlığına sahip olmaları gerekir. Genellikle molekül ağırlığının artması ile yapıda moleküller arası çekim artmakta ve buda polimerin mekanik ve ısı özelliklerini etkilemektedir.

Polimerlerin molekül ağırlıkları, küçük moleküllere göre çok büyüktür. Molekül ağırlığı 18 olan su ile 180 olan glikoz şekerine karşılık naylon ve polietilen gibi polimerlerin molekül ağırlıkları 10000’lerden başlayarak milyona ulaşır. Bazı moleküllerin molekül ağırlıkları tablo 1.2’de verilmiştir.

Çeşitli moleküller Molekül ağırlıkları

Su 18

Alkol 46

Stearik asit 384

Polistiren 60 000 - 10 0000

Düşük yoğunluklu polietilen 30 000 - 50 000 Yüksek yoğunluklu polietilen 30 000 – 150 000

Tablo 1.2: Bazı moleküllerin molekül ağırlıkları

Bir polimer içinde değişik büyüklükte ve uzunlukta birçok zincir bulunur. İçinde bulunan moleküllerin, molekül ağırlıkları da birbirinden farklıdır, kesin bir molekül ağırlığı yoktur. Bu yüzden polimerler için bir moleküler ağırlık dağılımından ve ortalama bir molekül ağırlığından söz etmek gerekir. Polimerlerin molekül ağırlık ortalamaları moleküler ağırlığın elde edilişine göre üç grupta toplanabilir.

10

1.3.1. Sayıca Ortalama Molekül Ağırlığı (𝑴𝒏�����)

Sistemin tanecik sayısına göre değişen bir özelliği incelenerek bulunur. Donma noktası alçalması, kaynama noktası yükselmesi, osmotik basınç, buhar basıncı düşmesi gibi kolligatif özelliklerin ölçülmesine dayanan yöntemlerle elde edilir.

Sayıca ortalama molekül ağırlığı (𝑀𝑛����), polimer örneğindeki moleküllerinin toplam ağırlığının (W), örnekteki mol sayısına (n), bölünmesi sonucu hesaplanır.

1.3.2. Ağırlıkça Ortalama Molekül Ağırlığı (𝑴𝒘�����)

Polimer örneğinin içinden geçen ışığın ne kadar saptığı ölçülerek aşağıdaki gibi hesaplanır.

Burada ci ve wi sırası ile Mi ağırlıklı moleküllerin ağırlık konsantrasyonu ve

ağırlık kesridir, c ise birim hacimde gram olarak bütün polimer moleküllerinin ağırlık konsantrasyonudur.

11

1.3.3. Viskozite Ortalaması Molekül Ağırlığı (𝑴𝒗�����)

Polimer çözeltisinin viskozitesi kullanılarak elde edilir. Bu amaçla polimerin çeşitli konsantrasyonlarda çözeltileri hazırlanır. Her bir konsantrasyonda çözünen moleküllerin etkisi viskoziteye etkileri,

eşitliği ile belirlenir. Burada ηo ve η sırasıyla çözücü ve çözeltinin viskoziteleridir.

Polimer çözeltisinin özellikleri büyük çözünmüş polimer moleküllerinin etkileşmeleri nedeni ile değişir. Fakat sonsuz seyreltik çözeltileri için elde edilen sonuçlar onların birbirleriyle etkileşmelerinden ziyade polimer moleküllerin kendi özelliklerini yansıtır. Çözünenin birim konsantrasyon başına viskoziteye etkisi ((η / ηo) – 1) / c eşitliği ile

verilebilir. Sonsuz seyreltik çözelti durumunda moleküllerin viskoziteye etkisi,

şeklindedir. Burada, [η] gerçek (intrinsic) viskozite değeridir. Bu arada [η] gerçekte bir viskozite değildir. η/η o bağımlı olduğundan viskozite birimi içermez. Herhangi bir

molekülün çözeltisinin gerçek viskozitesi molekülün şekli ve moleküler kütlesini belirlemede kullanılır.

Herhangi bir çözücüde sentetik bir polimerin gerçek viskozitesinin mol tartısına bağımlılığı, [η] = K Ma eşitliği ile verilir.

Burada M, polimerin moleküler kütlesi, K ve a deneysel sabitlerdir. Bu parametreler bilinen moleküler ağırlıktaki polimer fraksiyonlarının ölçülmesi ile elde edilir. Viskozite ortalaması molekül ağırlığı için,

12

Ağırlıkça ortalama molekül ağırlığı ile viskozite ortalaması molekül ağırlığı a=1 için birbirine eşittir. Teorik olarak monodispers bir polimerde sayıca ortalama molekül ağırlığı, ağırlıkça ortalama molekül ağırlığına eşittir. Fakat polimer monodisperslikten uzaklaştıkça moleküler ağırlıkça ortalamaları da birbirinden uzaklaşmaya başlar.

Şekil 1.2: Heterojen bir molekül ağırlık dağılımına sahip polimer için M w > M v > M n

13

BÖLÜM 2

JELLERİN SINIFLANDIRILMASI VE GENEL ÖZELLİKLERİ

Jeller, gerek termal gerekse hacimsel faz geçişi ve yüksek miktarda çözücü absorplayabilme özelliği nedeniyle başta tıp, ilaç, gıda, kimya, tarım ve çok sayıda bio-teknolojik uygulamada yaygın olarak kullanılmaktadır.

Bu bölümde, daha sonraki deneysel çalışmaların anlatıldığı bölümlerle bütünlük oluşturacak şekilde, jellerin özellikleri hakkında bilgiler verilecek ve genel olarak fiziksel ve kimyasal özelliklerine göre sınıflandırılması yapılacaktır.

2.1. Jellerin Genel Özellikleri

1940’ların başından beri yapılan çalışmalarla jellerin makroskopik özelliklerinin aydınlatılmasına rağmen, günümüzde mikroskopik özellikleri tam olarak aydınlatılamamıştır (Soni ve Stein,1990). Jellerin tam olarak net ve açık bir tanımı olmamakla birlikte pek çok tanımı vardır. İlk olarak jel, çözeltinin çökelmesi ya da kristalleşmesinin özel bir durumu olarak düşünülebilir. En basit şekliyle jeller, katı ve sıvı olmak üzere iki bileşenden meydana gelen ve katı-sıvı arası özellik gösteren maddeler olarak tanımlanabilirler. Yapısının büyük bir kısmını oluşturan sıvı, jelin yumuşak olmasını sağlarken, katı kısım da sıvının akıp gitmesini önler, jelin bir şekle ve biçime sahip olmasını sağlar (Tanaka, 1981). Çözünen lineer bir solvophilic (çözücü seven) makromolekül, genişletilmiş bir ağ olarak çözeltide yayılır ve bu sayede jelin

14

homojen gövdesi oluşur. Başka bir tanıma göre ise jel, bileşenlerinden birinin sıvı olduğu ve fazla miktarda bulunduğu, iki veya daha fazla bileşenden oluşan, yumuşak, katı veya katımsı bir maddedir (Almdal vd., 1993).

Jelatin jeli (% 95-99) su ve yalnız (%5-1) jelatin içerdiği halde bulunduğu şekli korumaktadır. Agar - agar jeline gelince % 99.8 su ve yalnız % 0.2 solidi olan bir polisakkarittir (Tüzün, 1992).

Jelleşmenin polimer moleküllerinin üç-boyutlu ve sıradan moleküllere göre sonsuz sayılabilecek büyük boyutlarda bir ağ yapısı oluşturacak şekilde birbirlerine bağlanması işleminin bir sonucu olduğunu ilk defa W.H. Carothers 1929 yılında ortaya çıkarmıştır. Jellerin çok önemli olan diğer bir özelliği ise, bütün monomer ünitelerinin hepsi birbirine çapraz bağlayıcılar ile bağlı olduklarından, sonsuz molekül ağırlığına sahip tek bir molekül olmalarıdır. Bu özelliklerinden dolayı çıplak gözle takip edilemeyen molekül boyutlarındaki değişimlerin jellerin makroskopik hacim değişimlerinde gözlenmesi temel bilimcilerin de konuya ilgisini çekmektedir (Hirokawa, 1984; Shibayama,1993).

Polimer jelin özellikleri geniş ölçüde jeli oluşturan polimer ağ örgüsünün yapısına ve bununla çözücü arasındaki etkileşmeye bağlıdır. Jeller uygun bir çözücü sıvı içine konulduğunda şişer. Bir jel şişme sonucu yaklaşık olarak hacminin %90’ına kadar çözücüyü hapsedebilir. Jel su ortamında oluşturulmuşsa hidrojel adını alır. Bir hidrojelin çapraz bağlı yapısı şekil 2.1’de gösterilmiştir. Bir polimerin hidrojel özelliği gösterebilmesi için ana zincir ya da yan dallarında hidroksil, karboksil, karbonil, amin ve amid gibi hidrojen bağı oluşturabilme yeteneğine sahip su seven grupların bulunması gerekir. Bu gruplarla bağ yapan su molekülleri nedeniyle çapraz bağlı polimer hacim ve kütle artışıyla şişmeye başlar. Çapraz bağlı polimerdeki su seven grupların fazla sayıda olması daha fazla şişmeye sebep olur.

Suda çözünmeyip şişebilen yani suyun büyük kısmını yapıları içerisine de alabilen, üç boyutlu polimerik şebekeler olup jelatin, agar ve alginatlar gibi hem doğal hem de sentetik polimerleri kapsamaktadır. Suda bir denge hacmine kadar şişerler fakat şekillerini korurlar. Çapraz bağlar, van der Waals ve hidrojen bağları gibi zayıf kuvvetlerle oluşabileceği gibi güçlü kovalent ve iyonik bağlarla da sağlanabilir.

15

Şekil 2.1: Çapraz bağlı hidrojelin yapısı. A; Dört fonksiyonlu, B; Çok fonksiyonlu

çapraz bağları göstermektedir. C ve D; Zincir uçlarıdır. E; Dolaşmış ve birbirine karışmış zincirleri göstermektedir. G; Çapraz bağlanmamış küçük zincirleri gösterir. Mc; iki çapraz bağ merkezi arasındaki zincirin molekül kütlesidir. H; difüzlenme için uygun olan çapraz bağlar arasındaki boşluk. •; Çapraz bağlar arasındaki boşluklara difüzlenen çözücü.

16

Çapraz bağlanmalar sonucu oluşan jel örgüsünün yapısı sürekli ya da düzenli (homogen) olabileceği gibi, düzensiz (heterogen) bir şekil de alabilmektedir. İdeal bir jeldeki çapraz bağ noktaları arasındaki uzaklık sabit olarak düşünülür. Oysa gerçek jellerde çapraz bağ noktaları arasındaki uzaklık sabit olmayıp dağılım gösterir. Jel içindeki çapraz bağlar bazı bölgelerde yoğun, bazı bölgelerde ise daha az yoğundur, daha başka bir deyişle jel amorf yapıdadır.

Şekil 2.2’de düzenli ve düzensiz çapraz bağlı jel şematik olarak gösterilmiştir. Jel oluşumu sırasındaki polimerleşmenin farklı aşamalarında meydana gelen çapraz bağlanmaların sayısı, düzensiz bir dağılım gösterebilmekte ve faz ayrımı sonucu düşük ve yüksek çapraz bağlı olarak isimlendirilen bölgeler oluşmaktadır (Funke vd., 1998). Düzensiz yapıdaki jeller farklı kırılma indislerine sahip ara yüzeylerde ışığın saçılması sonucunda opaksı ya da bulanık görünürler. Bunun sonucunda geçirgenlik, elastisite ve faz geçişi gibi fiziksel özellikler etkilenir.

17

Sonuç olarak jellerin mekanik özellikleri büyük oranda çapraz bağ yoğunluğuna bağlıdır. Polimer konsantrasyonu, çapraz bağlayıcıların polimer miktarına oranı ve sıcaklık gibi polimerizasyon hızını etkileyen faktörler aynı zamanda jel örgüsünün yapısını ve düzensizliklerini de değiştirir.

Jelin düzensiz halini meydana getiren bir diğer yapı da mikrojellerdir. Mikrojeller, normal ya da parçacıklı (colloidal) çözeltiler içinde dağılmıs, çapraz bağlı moleküllerin oluşturduğu makromoleküllerdir. Gerçekte nanometrik boyutlarda olan mikrojeller, normal moleküller ile parçacıklar arasında bir yerde sınıflandırılabilecek moleküler maddelerdir.

Jellerin yapısal özelliklerinden kaynaklanan mekaniksel ve termal davranışları çok farklılıklar gösterir. Aralarındaki sıvı bileşeninin nanoskopik kuvvetlerle hapsedildiği, birbirine bağlı ağ seklindeki moleküllerden oluşan ve belirli bir elastisite gösteren jelin, bu ağsı yapısının birbirini tutma (cohesion) enerjilerine bağlı olarak belirli bir sıcaklıktaki ömürleri açısından bakıldığında iki gruba ayırmak mümkündür. Dönüşümsel sol-jel faz geçişi yapanlar (kimyasal jeller) ve sol-jel faz geçişi tersinir olanlar (fiziksel jeller).

2.2. Kimyasal Jeller (Kovalent Bağlı Jeller)

Monomerlerin uygun çözücü içerisinde çapraz bağ yaparak çözücüyü hapsetmesiyle jel yapısı oluşur. Bu süreç sol-jel geçişi olarak isimlendirilir. Kimyasal jeller keskin bir sol-jel geçişi gösteren kovalent bağlı yapılardır. Kovalent çapraz bağlı ağsı yapısından dolayı kuvvetli jeller olarakta bilinirler. Sıcaklık, pH ya da çözücü sıvının değişmesi ile tekrar çözünmedikleri için tersinmez sistemler olarak isimlendirilirler. Sentetik su seven moleküllerden üretilirler. Üretim yöntemlerini genel olarak iki grupta toplayabiliriz.

1) Basamaklı ya da kondensasyon polimerizasyonu ile üretilebilir. Bu yöntemde jel örgüsünün bir tanesi en azından üç fonksiyonelli olan iki veya daha fazla monomerin lineer olmayan birleşimi sonucu meydana gelir. Reaksiyon sırasında büyümekte olan her bir polimer zincirinin yönelimi ve konumu rastgele gelişir ve sonuçta düzensiz bir mikro yapı ortaya çıkar.

18

2) Katılma polimerizasyonu ile üretilebilirler. Bu yöntemde düşük oranda çapraz bağlayıcılar kullanılır. Bunun sayesinde pek çok monomer büyümekte olan zincire katılır. Zincir büyümesi monomer birimlerinin katılmasıyla gelişir.

2.3. Fiziksel Bağlı Jeller

Fiziksel bağlı jeller, zincirler arası hidrojen bağları, van der waals kuvvetleri, iyonik bağlar, koordinasyon bağları gibi zayıf kuvvetlerle çapraz bağlanma sonucu oluşur. Bağların zayıf olması nedeniyle zayıf jeller olarak da bilinirler. Sıcaklık, iyon katkısı, pH ya da çözücü sıvının değişmesi ile homojen bir çözelti oluştururlar ve başlangıç koşullarına dönebilirler. Bu özelliğinden dolayı fiziksel bağlı jeller dönüşebilen (reversible) sistemlerdir.

19

Bu jeller temel olarak bazı doğal organik moleküllerden (proteinler ve polisakkaridler) ve yarı-sentetik selüloz türevlerinden oluşur. Bazı sentetik su-seven polimerler de bu sınıfa dahil edilmektedir. Fiziksel jellere örnek olarak hayvansal dokulardan elde edilen gelatin, bitkisel polisakkarit olan pektin, nişasta, deniz yosunu ve alglerden elde edilen agarose, carrageenan ve alginat gösterilebilir. Alginate ve carrageenan jeller yapılarında bulunan tek ve çift değerlikli katyonlara ve sülfat gruplarının yapısına bağlı olarak değişik fiziksel özellikler gösterirler. Agarose ve bazı carrageenan çeşitleri, sıcaklıkla dönüşebilen (thermoreversible) jel oluşturabilmektedir. Alginate, sıcaklık dönüşümlü değildir ve jel oluşumları sadece iki değerlikli katyonların varlığı ile mümkün olmaktadır.

Biopolimerlerin oluşturduğu biojeller son yıllarda yoğun olarak çalışılmasına rağmen jel oluşumu sırasında meydana gelen değişimler, zincir yapıları, bu zincirlerin katyonlarla bir araya gelerek jel örgüsünü oluşturmaları ve bunların tersinebilir termodinamik özellikleri (jel-sol ve sol-jel dönüşümleri süreci) hala tam olarak açıklanamamıştır. Şekil 2.4’te agarose ve carrageenan için kabul gören domain model, şekil 2.5’te ise pectin ve alginic asit için egg box (yumurta kutusu) modelleri temsili olarak verilmiştir.

20

21

BÖLÜM 3

AGAROSE JELLERİN YAPISI VE ÖZELLİKLERİ

3.1 Agarose Jellerin Yapısı

Agar (agar-agar olarak da bilinir) bazı kırmızı deniz yosunlarından ve alglerinden elde edilen özüttür. Dünyada üretilen agarın %53’ü Gracilaria, %44’ü Gelidium ve %3’ü Gelidiella, Pterocladia tipi kırmızı deniz yosunlarından üretilir (McHugh, 1991).

Agar tek bir maddeden oluşmamıştır. Agarose ve agaropektin, agarı oluşturan en önemli iki polisakkarittir (Araki, 1958). Agarose, agarın yüksek jelleştirme özelliğinden sorumludur, agaropektin ise viskoz özellik verir. Agardaki agarose/agaropektin oranı ham maddeye göre değişir. Agardaki agarose oranı en çok %75'e kadar çıkabilir. Agar çözeltisi donuk ve sarımsı, agarose çözeltisi renksiz ve berraktır. Agarose iyonik olmaması ve düşük konsantrasyonlarda jel yapması nedeniyle agarın kullanıldığı yerlerde kullanılmamaktadır (Renn, 1984).

22

Agarose ve diğer biojellerin jel ağları, genel olarak dönüşebilen (reversible) “fiziksel bağlı” sistemlerdir. Sıcaklık ve iyon katkısı gibi faktörler, sol ve jel fazları arasında tersinir bir dönüşüm meydana getirebilir.

Agarose, agarobiose monomerlerinden meydana gelir. Polimer zincir başına yaklaşık 400 tane yenilenen agarose ünitesi bulunur. Agarose’da carrageenan’ın aksine zincir yapı üzerinde sülfat gruplarına çok az oranda rastlanır. Jel özellikleri anhydrogalactose’un yanı sıra sülfat gruplarının miktarına ve pozisyonuna bağlı olarak değişir (Duckworth ve Yaphe, 1971).

Agarose kırmızı deniz yosunları ve alglerinden elde edilen  -1,3 bağlı D-galactose [(A) kısmı] ve  -1,4 bağlı 3,6-anhydro  - L-galactose [(B) kısmı] dan oluşan (AB)n türünden lineer bir polisakkariddir. Agarose’ un zincir yapısını oluşturan

ünite şekil 3.1’de gösterilmiştir.

Şekil 3.1: İdealleştirilmiş AB şeklinde tekrar eden Agarose zinciri R=H ise doğal Agarose

R=SO3- ise Agarose sülfat

Agarose moleküler biyoloji ve bio-teknolojik uygulamalarda en çok kullanılan polisakkaritlerden biridir (Meer, 1980; Renn, 1984). Agarose’un düşük konsantrasyonlarda dahi su ile kuvvetli jeller oluşturabilme yeteneğinden dolayı ilaç, kozmetik ve gıda sektöründe yaygın olarak kullanılır.

23

3.2 Agarose’un Kullanım Alanları

Agarose, gıda sektöründe jelatinin tamamen bitkisel ve vejeteryan bir alternatifi olarak kullanılmaktadır. Gıda sektöründe jelatinin kullanıldığı her üründe kullanılabilen agarose, bitkisel ve daha sağlıklı bir alternatiftir.

Fonksiyon Kullanım

Stabilizatör

Turta dolguları, süsleme jelleri, bezeler, pasta kaplama şekerleri, lokumlar, karameller, marşmalovlar, jelibonlar, kurabiyeler

Şerbetler, buzlar

Krem peynirler, dondurmalar, mayalanmış süt ürünleri, yoğurt, çikolatalı süt. (Maliyet düşürücü bir

stabilizatördür.)

Yoğunlaştırıcı, jelleştirici Konserve etler, diyet reçeller, diyet marmelatlar, enerji gıdaları, ileri işlem et ürünleri, hazır çorbalar

Durultma ajanı

Agarose, pekmez, şarap ve bira üretiminde durultmayı hızlandıran ve kalitesini arttıran bir durultma ajanı olarak kullanılır

Pektin muadili (Şeker

seviyesini düşürmek için) Fıstık ezme, reçeller, tereyağı, bal Şeffaflığı arttırıcı Yumuşak şekerler

Raf ömrünü uzatır

Yüksek su tutma kapasitesi ile unlu mamullerde (ekmeklerde ve keklerde) rengi ve tadı düzeltirken, raf ömrünü de uzatır

Ürünleri birleştirir,

yapıştırır İleri işlem et ürünleri, jambonlar

Diğer Etli börekler, sosis kaplamaları, pişmiş et ürünleri için koruyucu kolloid

24

Agarose’un en değerli kullanım alanı, hemen hemen bütün patojenik ve patojenik olmayan bakteriler için uygun olması nedeniyle mikrobiyolojidir.

Diş ölçü malzemeleri yapımında da agarose kullanılır. Agarose diğer bazı maddelerle karıştırıldığında, daha iyi ve hatasız reprodüksiyonlar yapılmasına olanak vermesi sebebiyle, ideal ölçü malzemesi olmaktadır.

Kullanım alanlarından biride müshil yapımıdır. Agarose nem tutucu özelliğe sahiptir, suyu emmesi ve epeyce şişebilmesi sayesinde kütlesini arttırır ve bağırsakları hareket ettirir, dışkının atılmasına yardımcı olur.

Besin kaynağı olarak birçok hayvan yemi üretiminde de kullanılır. Bunun yanı sıra balıklar ve diğer sucul canlıların en büyük besin kaynağıdır.

Alkol üretimi yapan yerlerde bira ve şarap berraklaştırıcısı olarak kullanılır, ayrıca kokteyl karışımların çökmesini engellemek için stabilizatör olarak kullanılır.

İlaç üretiminde tabletlerin üzerine kaplama olarak kullanılır ve antibiyotik hormon vitamin gibi maddeler içilebilir hale getirilir. Düşük kalorili ve tok tutucu yiyeceklerin imalinde de kullanılmaktadır.

Kağıtların yüzeylerini cilalamakta, su sızdırma ve mürekkep dağılımını önlemekte dolgu materyali olarak (özellikle parşömen kağıdı üretiminde) kullanılır.

Boya üretiminde emülsiyonu sabitleştirmek, fazla akıcılığı durdurmak, pigmentlerin fazla zarar görmesini önlemek, boya zenginleştirici ve çözücü olarak kullanılır.

Cilt temizleme maddelerinde, saç spreyi ve boyalarında, cilt kremlerinde agarose ana madde olarak kullanılır. Sabunlarda köpük artırıcı olarak, diş macunundaki tebeşirin giderilmesi için macuna ilave edilir şampuanların içinde de temizleyici olarak kullanılır. Tarımda gübre ve su tutucu olarak (suyu yavaş yavaş vererek toprağın daha uzun sure ıslak kalması sağlanıyor) kullanılmaktadır.

25

3.3 Agarose Jellerin Oluşumu

Agarose, carrageenan ve gelatin gibi birçok biopolimerin ortak özelliği, sulu çözeltilerinin jel oluşturma özelliğine sahip olmasıdır. Biopolimerlerin oluşturduğu hidrojeller hacimsel faz geçişi ve yüksek miktarda çözücü absorplayabilme özelliği nedeniyle teorik ve pratik yönden hala ilgi görmektedir. Agarose jellerde sol-jel ve jel-sol geçişlerini, kuruma ve şişme kinetiğini açıklamak için birçok deneysel teknik kullanılmıştır. Bunlar arasında X-ray difraksiyonu ve saçılması (Matsuo vd., 2002), viscosity (Viebke vd., 1994), NMR (Aymard vd., 2001; Dai ve Matsukawa, 2012), turbidity (Aymard vd., 2001), DSC (Lopez vd., 2007 ; Moritaka vd., 2007), nötron saçılma deneyleri, foton geçirme tekniği, elastisite ve reolojik ölçümler (Xiong vd., 2005), optik dönme ve makroskopik deneyler gösterilebilir. Agarose jeller son 30 yıldır yoğun olarak çalışılmasına rağmen, jelleşme mekanizması hala tam olarak açıklanamamıştır (Xiong vd., 2005).

Agarose normalde organik çözücülerde çözünmez ve jel oluşturmaz. Agarose yalnızca suda çözündüğünde sıcaklıkla tersinir (thermoreversible) jeller oluşturabilir. Bu agarose’un su seven yapısının bir sonucudur. (Lopez vd., 2007). Sol-jel geçişi ve biomakromoleküllerin jelleşme süreci, molekül içi ve moleküller arası hidrojen bağları gibi birçok karmaşık etkileşimleri içerir (Meena,2009)

Şekil 3.2’de temsili olarak gösterilen çözücü (su) içindeki agarose, yüksek sıcaklıklarda sol durumda iken, agarose zincirleri rasgele yumaklar halinde bulunur (1. Aşama). Sistemin soğutulmaya başlamasıyla agarose zincirleri kendi üzerlerine veya birbirleriyle katlanarak tek yada çift sarmallar oluşur (2.aşama). Sıcaklık daha da düşürülürse tek ve çift sarmalların bir araya gelerek gruplanmasıyla jel ağı oluşur (3. Aşama).

Agarose biojelin oluşum aşamaları aşağıdaki gibi sıralanabilir. Yumak (sol) Sarmal Küme (jel)

26

Aynı zamanda agarose sıcaklıkla dönüşebilen (thermoreversible) jeller oluşturduğu için, ısıtılma ile tam ters yönde geçişlerde mümkündür. 3. aşamadaki jel ısıtılırsa yaklaşık olarak 95 civarında başlangıç koşullarına dönülür (Singh Meena,2009).

Şekil 3.2: Agarose’un temsili sol-jel ve jel-sol geçiş mekanizması

κ-carrageenan ve agarose’da gözlenen sol-jel ve jel-sol geçişleri arasında termodinamik bir histeresis (gecikme) mevcuttur ve bu jel oluşturabilen polisakkaridlerin ortak özelliğidir. Buna neden olan başlıca etken ise küme oluşumu ya da dağılması süreci arasındaki farklılıktır (Nilsson ve Piculell, 1991; Ikeda vd., 2001).

Agarose’un jelleşme mekanizması açıkça üç aşamaya ayrılabilir. Bunlar; 1) Başlama aşaması

2) Jelleşme aşaması

3) Denge aşaması şeklindedir (Xiong, 2005).

Agarose’un jelleşme mekanizmasının şematik temsili şekil 3.3’te verilmiştir. a noktasında yüksek sıcaklıkta çözücü içindeki agarose zincirleri rasgele yumaklar halindedir.

27

Sistem soğutulmaya başladıktan belli bir süre sonra bağ yapmaya uygun olan b noktasına gelir ve agarose zincirleri sarmal yapının oluşması için kıvrılmaya başlar. Sistemin sıcaklığı yaklaşık olarak 60 ’nin altına düştüğünde molekül içi hidrojen bağları kurulur (Nijenhuis, 1997). Molekül içi hidrojen bağları şekil 3.4’ te gösterilmiştir. Bu olay agrose zincirlerini rijit hale getirir (c noktası). Sıcaklık daha da düştüğünde moleküller arası hidrojen bağları kurulur. Moleküler arası hidrojen bağlarının neden olduğu bükülmeler sonucunda tek ve sonrasında da çift sarmallar oluşur (d noktası). Kurulan moleküller arası hidrojen bağları şekil 3.5’te gösterilmiştir (Nijenhuis, 1997).

28

Sistem daha da soğutulursa oluşan tek ve çift sarmalların bir araya gelmesiyle tek ve çift sarmal kümeleri yani jel oluşur (e noktası). Agarose’un oluşturduğu jeller sıcaklıkla dönüşebilen (thermoreversible) jellerdir. Elde ettiğimiz jeli ısıtırsak, sıcaklığın artmasıyla sarmallar titreşerek aralarındaki fiziksel bağlar kopar, agarose zincirleri su içine homojen olarak dağılır ve başlangıçtaki a noktasına dönülür

Şekil 3.4: Agarose çözeltisindeki

molekül içi hidrojen bağları

Şekil 3.5: Agarose

çözeltisindeki moleküller arası hidrojen bağları

Şekil 3.5’te görüldüğü gibi hidrojen hem su molekülüne hem de sisteme bağlıdır. Bu durum aynı zamanda zincirin sertliğine de katkı sağlar. Hem molekül içi, hem de moleküller arası hidrojen bağlarının 60 ’ye kadar jelleşmeden sorumlu en önemli unsur olduğu söylenebilir.

29

Polisakkaritlerin jelleşmesi için yaygın olarak kabul edilen bir model de Domain modeldir (Şekil 3.6). Çözücü (su) içindeki agarose, yüksek sıcaklıklarda sol durumda iken, rasgele yumak benzeri polimer zincirleri yapısındadır. Düşük sıcaklıklarda yapısındaki anhydro-galactose’un neden olduğu bükülmeler sonucunda tek ve sonrasında da çift sarmal yapılar oluşur (Morris ve Rees, 1980). Buna yumak-sarmal dönüşümü de denir.

Şekil 3.6: Domain modelin şematik gösterimi

Bu modellemede çift sarmal yapıların oluşumunun iki moleküllü reaksiyon olduğunu hesaba katmalıyız. Bu süreçte ilk düşünülen 4C↔[H2]2 denkleminin

işleyeceğidir. Burada çift sarmalların tekrarından oluşan bimoleküler (iki moleküllü) toplam H2, rasgele yumaklar C ile gösterilmiştir. Jel durumunda ısıtılmaya başlanan

agarose önce belirli bir sıcaklıkta küme(jel)-sarmal(heliks) geçişi ardından da sarmal(heliks)-yumak(coil) geçişini gerçekleştirip çözelti haline gelir. Sol durumuna gelmiş bu malzeme soğutulmaya başlayınca önce yumak(coil)-sarmal(heliks), ardından da sarmal(heliks)-küme(jel) geçişleri oluşmaktadır.

30

BÖLÜM 4

KULLANILAN ALETLER, MALZEME VE YÖNTEM

4.1. UV Visible Spektrofotometre

Bu çalışmada farklı konsantrasyonlardaki agarose jel örneklerinin termal faz geçişini incelemek için foton geçirme tekniği kullanılmıştır. Bunun için ışık şiddetini, sıcaklık, dalgaboyu ve zamana göre ölçebilen, bilgisayar kontrollü olarak çalışan Varian Cary 100 Bio UV-visible spektrofotometreden yararlanılmıştır (Şekil 4.1).

31

Şekil 4.2’de spektrofotometrenin temel çalışma blok şeması görülmektedir.

32

Spektrofotometrede kaynak olarak döteryum lamba ve halojen lamba kullanılmaktadır. Döteryum lamba görünür bölge altı ölçümleri (190 nm -326 nm) için, halojen lamba ise görünür bölge ve üstü ölçümleri (326 nm – 1100 nm) için kullanılmaktadır. Lamba tarafından yayılan ışın demeti monokromatör (prizma) yardımıyla tek bir dalga boyundaki ışına (monokromatik ışına) dönüştürülür. Çift ışınlı spektrofotometrelerde ışın hem örnekten hem de referanstan geçirilir. Işık kaynağından çıkan 1 cm yüksekliğinde ve 1 mm genişliğindeki Io , şiddetli ışık demeti örnek ve

referans üzerinden geçerek diğer taraftaki fotodiyodlara ulaşır. Sonuçta bu alet yardımıyla örnek üzerinden geçen ışık şiddeti (Itr) zamanın, dalga boyunun yada

sıcaklığın fonksiyonu olarak takip edilebilir. Sonuçlar ölçümle eşzamanlı olarak alete bağlı bilgisayara aktarılır.

Şekil 4.3’te temsili şekil 4.4’te Varian Cary 100 Bio UV-visible spektrofotometrenin ölçüm bölmesi görülmektedir.

33

Varian Cary 100 Bio UV-visible spektrofotometrenin ölçüm bölmesi içinde oniki adet kuvartz ölçüm hücresi vardır. Bunlardan altı tanesi referans diğerleri ise örnek yuvasıdır. Isıtma soğutma sistemi -10 ile 100 o_{C arasında 0.05} o

C hassasiyet ile çalışmaktadır. Aletin dalga boyu çalışma aralığı 190–1100 nm’dir.

Şekil 4.4: Varian Cary 100 Bio UV-visible spektrofotometrenin ölçüm bölmesi

UV-Visible spektrofotometrenin ölçümleri Beer-Lambert yasasına dayanmaktadır.

4.2. Beer Lambert Yasası

Bir çözelti içindeki madde miktarını çözeltiden geçen veya çözeltinin tuttuğu ışık miktarından faydalanarak ölçme işlemine fotometri, bu ölçümü yapan cihazlara ise fotometre adı verilir. Fotometre, farklı dalga boylarında (görünür, UV) ışık demetleri gönderip ölçüm alabiliyorsa spektrofotometre olarak adlandırılır. Çözeltilerin optik özelliklerini belirlemek için, ışığın çözelti içindeki madde etkileşmesine bakılır.

34

İncelenmek istenen örneğin üzerine ışık gönderildiğinde bu ışığın bir bölümü saçılır, bir bölümü çözelti içindeki maddeler tarafından soğurulur ve bir kısmı da yansır (Şekil 4.5). Bu yansıma, soğurulma ve saçılma oranlarına bakılarak maddelerin optik özellikleri belirlenir.

Işıma enerjisinin bir madde tarafından absorblanması ilk kez 1760 yılında Lambert tarafından maddeye giren ve maddeden çıkan ışımanın şiddetleri arasındaki ilişkinin araştırmasıyla başlamıştır. Daha sonra benzer araştırmalar 1852 yılında Beer tarafından çözeltiler için yapılarak ışığın bir madde içinden geçişine ilişkin Beer-Lambert yasası ortaya konmuştur.

Lambert çalışmasında, ışın şiddeti-çözeltinin derinliği veya kalınlığını, Beer ise ışın şiddeti-çözelti konsantrasyonu etkileşimini ifade eden durumları açıklar. Beer ve Lambert yasalarının birleştirilmesiyle ortaya Beer-Lambert yasası çıkmıştır.

Şekil 4.5: Küvet içindeki örneğe gelen ve geçen ışık

a soğurulma katsayısı ve c konsantrasyonuna sahip, x kalınlığındaki bir madde üzerine Io, şiddetli bir ışık gönderildiğinde maddenin ışık geçirgenliği

𝐼𝑡𝑟 = 𝐼0𝑒−𝑐𝑎𝑥

35

4.3. Kullanılan Malzemeler

Agarose jellerin sıcaklık etkisiyle zayıf hidrojen bağlarının ve sarmal yapısının bozularak bir hal değişimi geçirdiği bilinmektedir. Oda sıcaklığında jel halinde bulunan örnek, ısıtıldığında bağların kopması sonucu sol hale geçer. Yaşanan bu faz geçişi tersinir özelliktedir. Yaptığımız deneylerde sigma firmasından temin edilen Type 1-B (Sigma A0576), Type 2-A (Sigma A9918), Low Melting Point (Sigma A9414) kodlu 3 farklı agarose malzemesi kullanılarak, bunların oluşturduğu jellerin termal faz geçişleri incelenmiştir. Kullanılan malzemelerin bazı özellikleri tablo 4.1’de verilmiştir.

Type 1B-A0576 Type 2A-A9918 LMP A9414

Sülfat (SO42-) ≤ 0.12% ≤0.25% ≤ 0.10%

Jel kuvveti ≥1800 g/cm2 (1% jel) ≥1000 g/cm2 (1% jel) Ölçülemeyecek kadar küçük

Bulanıklık ≤40 NP (1.5% jel) ≤40NP (1% jel) -

Tablo 4.1: Deneylerde kullanılan malzemelerin bazı özellikleri

4.4. Agarose Jel Örneklerinin Hazırlanışı

Örneklerin hazırlanmasında, polimer malzemelerin tartılması için bilgisayar kontrollü, 0.1 mg hassasiyetli dijital terazi ve 380 oC’ye kadar ısıtabilen dakikada 1500 devir kapasiteli ısıtıcılı manyetik karıştırıcı kullanılmıştır (Şekil 4.6).

36

Şekil 4.6: Dijital terazi ve ısıtıcılı manyetik karıştırıcı

Deneylerde kullandığımız agarose biopolimerleri oda sıcaklığında toz halde iken opak ve beyaz renktedir, çözeltisi renksiz ve berraktır. Jel hazırlamak için toz halindeki agarose malzemesi, manyetik karıştırıcı ile döndürülebilen beher içindeki saf suya belli oranlarda yavaşça eklendi (Şekil 4.7).

37

Daha sonra sistemi homojen hale getirmek için manyetik karıştırıcıda kaynama noktasına gelene kadar ısıtılarak karıştırıldı. Hazırlanan yaklaşık olarak 90o

C civarındaki çözelti örnekleri akışkan halde iken kuvartz hücreye döküldü, spektrofotometrenin ölçüm bölmesine yerleştirildi ve deneysel ölçümler alındı (Şekil 4.8).

38

BÖLÜM 5

DENEY SONUÇLARI VE TARTIŞMA

5.1. Agarose Biojellerin Faz Geçişleri

Yapılan deneylerde Type 1-B (Sigma A0576) için sekiz farklı konsantrasyonda (30, 50, 75, 100, 150, 200, 300 ve 400 mg), Type 2-A (Sigma A9918) için yedi (30, 50, 75, 100, 150, 200 ve 300 mg) ve Low Melting Point (Sigma A9414) içinde yedi (50, 75, 100, 150, 200, 250 ve 300 mg) farklı konsantrasyonda agarose jel örnekleri hazırlandı. Daha sonra 1x1x4.5 cm’lik boyutlarda kuvartz UV ölçüm küveti içerisine dökülen her bir örnek içerisinde hava kabarcığı kalmaması ve ölçüme hazır hale getirilebilmesi için 95 oC’ye kadar hızlı bir şekilde ısıtıldı ve yine hızlı bir şekilde 15 oC’ye kadar soğutuldu. Daha sonra agarose örnekleri UV spektrofotometrenin sıcaklık kontrol ünitesi kullanılarak 15-95 o_{C arasında 2} o_{C/dakika hız ile ısıtılıp soğutulurken üzerinden}

geçen ışık şiddeti (Itr) ölçüldü. Yapının hassas olarak takibi için gönderilen ışığın

dalgaboyu 400 nm seçildi.

Şekil 5.1’de Type 1-B (Sigma A0576), şekil 5.2’de Type 2-A (Sigma A9918) ve şekil 5.3’te Low Melting Point (Sigma A9414) için UV-vis spektrofotometrede alınan sıcaklığa bağlı ışık şiddeti geçiş eğrileri verilmiştir.

39

Şekil 5.1: Agarose Type 1-B örneklerinin UV-vis spektrofotometrede 400 nm

dalgaboyu için alınan sıcaklığa bağlı ışık şiddeti geçiş eğrileri. Eğri üzerindeki sayılar mg cinsinden agarose miktarını göstermektedir.

Agarose Type 1-B örneklerinin 70 oC, Type 2-A örneklerinin 70 oC ve LMP örneklerinin 50 oC ve üstü sıcaklık değerleri civarında ışık geçirgenliklerinde hızlı bir artış olduğu ve geçen ışık şiddetinin %90’lara çıktığı gözlenmektedir. Tam tersi soğuma esnasında ise örneklerin ışık geçirgenliği hızla düşmektedir. Bu polisakkaritlerin sıcaklıkla yaptıkları faz geçişlerinin tipik karakteridir.

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

SICAKLIK, T(

C)

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

I

tr

(

%

)

40

Şekil 5.2: Agarose Type 2-A örneklerinin UV-vis spektrofotometrede 400 nm

dalgaboyu için alınan sıcaklığa bağlı ışık şiddeti geçiş eğrileri

Literatürde kabul gören domain modele göre sistem ısıtıldığında sarmal-yumak (jel-sol) geçişi, soğutulduğunda ise yumak-sarmal (sol-jel) geçişi meydana gelmektedir. Düşük sıcaklıklarda agarose jelin yapısı sarmal kümeleri ve sarmallar arası sudan oluştuğu için ışık bu ortamdan geçerken kırınıma uğrar ve geçen ışık şiddeti (Itr) düşer.

Sıcaklığın artması ile beraber sarmalların titreşmesi sonucu aralarındaki fiziksel bağlar kopmakta ve agarose zincirleri su ortamına homojen olarak yayılmaktadır. Bunun sonucunda geçen ışık şiddeti maksimuma ulaşmaktadır.

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

S

ıcaklık, T(

C)

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

I

tr

(

%

)

41

Şekil 5.3: Agarose LMP örneklerinin UV-vis spektrofotometrede 400 nm

dalgaboyu için alınan sıcaklığa bağlı ışık şiddeti geçiş eğrileri

Soğutma sürecinde, sistem fiziksel bağları oluşturmak için harekete geçer. Artan sıcaklığın etkisiyle kolayca dağılan sarmal yapının tekrar oluşabilmesi daha uzun bir zaman aldığından bir histeresis (gecikme) ortaya çıkmaktadır. Bu yüzden soğutma başladıktan sonra yaklaşık 30-35o_{C’lere kadar ışık şiddetinde belirgin bir değişim}

meydana gelmemektedir.Bu noktadan daha düşük sıcaklıklarda artık bağ yapmak için uygun konuma gelen zincirler aldıkları enerjiyle birlikte hızla sarmalları oluşturup içlerinde suyu hapsederek jeli oluştururlar. Bunun sonucunda jel ortamı, ışık için daha heterojen hale gelir ve geçen ışık şiddeti (Itr) de minimuma düşer.

10

20

30

40

50

60

70

80

S

ıcaklık, T(

C)

0.4

0.6

0.8

I

tr

(

%

)

42

Şekil 5.4’te 3 malzemeye ait 100 mg’lık örneklerin karşılaştırılması verilmiştir.

Şekil 5.4: 100 mg’lık üç farklı örneğin karşılaştırılması

Şekiller incelendiğinde, LMP örneğinin açıkça diğer iki örnekten daha düşük sıcaklıkta (~65 o

C) tümüyle bozunuma uğradığı ve yine diğer iki örnekten daha yüksek bir minimum geçirgenliğe sahip olduğu gözlenmektedir. Bu bize LMP örneğinin içindeki küme ve heliks yoğunluğunun düşük olduğunu göstermektedir. Tersten söylemek gerekirse Type 2-A ve özellikle Type 1-B örnekleri, LMP örneğine nazaran daha yüksek oranlı küme ve yapısına sahip olduğundan ışık daha fazla kırınıma uğramakta ve geçirgenlikleri minimuma düşmektedir. Yine küme ve heliks yoğunluğu daha düşük LMP örneğinin çözünüp sol hale geçmesi de aynı sebepler dolayısıyla daha düşük sıcaklıkta meydana gelmektedir.

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Sıcaklık, T(oC) 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

I

(

%

)

43

Örneklerin geçirgenlik değişimi incelendiğinde LMP A9414 örneğinde %25-30, Type 2A A9918 örneğinde %50-55’ler mertebesinde iken Type 1-B A0576 örneğinde bu oranın %80’ler mertebesinde olduğu görülmektedir.

Sülfat yoğunluğu açısından incelendiğinde ise en yüksek sülfata sahip Type 2-A’nın bozunumunun diğerlerine oranla daha yüksek sıcaklıkta gerçekleştiği gözlenmektedir. Buna dayanarak sülfatın, jelin çözünmesini engelleyici yönde bir etki yaptığı söylenebilir.

Şekil 5.5: Üç malzemeye ait geçirgenlik değişimine bağlı jel şiddetleri

Sigma firmasının verdiği jel şiddetine bağlı olarak elde ettiğimiz 𝐼𝑡𝑟𝑚𝑎𝑥− 𝐼𝑡𝑟𝑚𝑖𝑛

değişimine bakacak olursak tam bir lineer artış olduğunu görmekteyiz. Bu ise jel içindeki kümelenme oranının bir ölçüsü olan 𝐼𝑡𝑟𝑚𝑎𝑥 − 𝐼𝑡𝑟𝑚𝑖𝑛 değişiminin direkt olarak

literatürde bulunan jel şiddeti ölçümlerine karşılık geldiğini söyleyebiliriz. Yani mekanik açıdan sıralarsak Type 1-B > Type 2-A > LMP’ dir.

0 400 800 1200 1600 2000

Jel

Şiddeti

I

-

I

44

5.2. Kritik Geçiş Sıcaklıkları

Sistemin jel durumundan sol durumuna ya da sol durumundan jel durumuna faz geçişi süreçlerinde örnekten geçen ışık şiddetinin ( Itr ) artış hızındaki değişimin

meydana geldiği nokta kritik geçiş sıcaklığı (Tsg ve Tgs) olarak yorumlanır. Elde edilen

Itr verilerine ait ısıtma ve soğutma süreçlerinin sıcaklığa göre türevleri şekil 5.6, 5.7 ve

5.8’de verilmiştir.

Şekil 5.6: Agarose Type1-B A0576 için(a) Isıtma (b) soğutma süreçlerinde ışık

geçirgenliğinin sıcaklığa göre türevleri

15 20 25 30 35 40 SICAKLIK, T(oC) 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 dItr / dT Soğutma (b) 30 50 75 100 150 200 300 400 60 65 70 75 80 85 90 95 100 SICAKLIK, T (oC) 0 0.02 0.04 0.06 dItr /d T Isıtma (a) 30 50 75 100 150,200,300,400

45

Şekil 5.7: Agarose Type2-A A9918 için(a) Isıtma (b) soğutma süreçlerinde ışık

geçirgenliğinin sıcaklığa göre türevleri

80 84 88 92 96 100 Sıcaklık, T (o_C) 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05

d

I

/d

T

Is

ıtma

(a)

d

I

/

d

T

So

ğutma

46

Şekil 5.8: Agarose LMP A9414 için(a) Isıtma (b) soğutma süreçlerinde ışık

geçirgenliğinin sıcaklığa göre türevleri

Örnekler incelendiğinde her üç tip agarose için de özellikle soğutma esnasında, yani sol-jel geçişlerinde sıcaklığa bağlı olarak oldukça düzenli bir değişimin yaşandığı görülmektedir. Ancak bu düzenli ve belirgin sıcaklık değişimi, aynı ölçüde ısıtma eğrilerinde yani sol geçişlerinde görülmemektedir. Sol-jel geçiş sıcaklık bandı, jel-sol geçişi sıcaklık bandından daha geniş ve düzenli yapıdadır.

30 40 50 60 70 80 Sıcaklık, T (oC) 0 0.01 0.02 0.03 d Itr /d T 50 75 100 150 Isıtma 200-250-300 (a) 10 15 20 25 30 35 Sıcaklık, T (oC) 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 d Itr / d T 50 75 100 150 200 300 250 Soğutma (b)

47

Eğrilerin tepe noktalarından elde edilen kritik geçiş sıcaklık değerlerinin agarose konsantrasyonuna bağlılığı şekil 5.9’de grafiksel olarak gösterilmiştir.

Şekil 5.8: 9 örnek için (a) Jel-sol (b) sol-jel geçiş sıcaklıklarının konsantrasyon

bağımlılıkları 0 100 200 300 400 Agarose konsantrasyonu (mg) 60 70 80 90 100 J e l-S o l G e ç iş S ıc a k lığ ı, Tg s (o C )

Is

ıtma

(a)

Type 2-A A9918

Type 1-B A0576 LMP A9414 0 100 200 300 400 Agarose Konsantrasyonu (mg) 12 16 20 24 28 32 36 S o l-J e l G e ç iş S ıc a k lığ ı, Ts g (o C )

So

ğutma

(b)